KR101047044B1 - 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템을 개시한다. 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기 온도를 측정하는 센서부와, 변압기 온도, 기준 온도값 및 냉각팬 그룹 별 누적 동작 시간에 기초하여 냉각팬 그룹들의 동작 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 제어부와, 제어 신호에 따라서 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시키는 구동 제어부를 포함한다.
변압기, 냉각팬, 온도

Description

전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템{System for controlling Coolern of Power Transformer}
본 발명은 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기의 온도 및 냉각팬의 누적 동작 시간에 기초하여, 냉각팬을 교대로 구동함에 따라, 냉각팬의 편중된 가동에 의한 마모 또는 고장을 최소화할 수 있는 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전력용 변압기는, 전력을 생산하여 송전하는 발전소 및 발전소에서부터 송전된 전력을 수전하여 공장이나 가정 등의 건물로 공급하는 변전소 등의 주변압기로서 사용된다. 이러한 전력용 변압기는 수만 kVA의 용량을 가지며, 이에 따라 변압기 동작 중 열의 발생이 크다. 변압기의 온도가 증가하면 변압효율이 저하되며, 심지어는 발전소나 변전소 등의 운전이 전체적으로 정지되는 원인을 제공할 수 있다. 따라서, 전력용 변압기에 있어서 냉각 장치는 필수적으로 설치된다.
변압기의 냉각 장치는 메인 냉각팬 그룹외에도 스탠드바이 냉각팬 그룹들을 포함한다. 이는 메인 냉각팬 그룹에 문제가 발생할 경우, 스탠드바이 냉각팬 그룹을 구동시킴으로써, 전체 냉각 장치를 계속 가동함에 따라, 고장에 대비할 수 있 도록 하기 위함이다.
이러한 변압기의 냉각 장치는 메인 냉각팬 그룹의 가동을 편중시킴으로 인해, 메인 냉각팬 그룹의 마모 또는 고장 발생률이 높게 됨에 따라, 2개의 냉각팬 그룹들을 교대로 구동시키는 냉각 장치가 제안되었다. 구체적으로, 변압기의 냉각 장치는 변압기의 온도에 따라 냉각팬 그룹을 구동시키되, 변압기의 온도가 제1 기준 온도 이상으로 상승한 경우 제1 냉각팬 그룹을 구동시키고, 변압기의 온도가 제1 기준 온도보다 낮은 제2 기준 온도 이하로 떨어지면 가동 중인 냉각팬 그룹을 정지시킨다. 또한, 변압기의 냉각 장치는 변압기의 온도가 제1 기준 온도 이상으로 다시 상승한 경우 제2 냉각팬 그룹을 구동시킴으로써, 교대로 냉각팬 그룹들을 구동시키는 장치이다.
그러나, 교대로 냉각팬 그룹들을 구동시키는 변압기의 냉각 장치 또한, 냉각팬 그룹의 편중된 가동을 일부 완화할 수는 있으나, 여전히 냉각팬 그룹의 가동이 편중됨에 따른, 냉각팬 그룹의 마모 또는 고장이 발생할 수 있다.
따라서, 냉각팬 그룹의 상태 및 우선 순위에 따라 선택적으로 가동시킴으로써, 가동의 편중을 최소화하면서 효율적으로 냉각팬 그룹을 제어할 수 있는 변압기의 냉각기가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 변압기의 온도 및 냉각팬의 누적 동작 시간에 기초하여, 냉각팬을 교대로 구동함에 따라, 냉각팬의 편중된 가동에 의한 마모 또는 고장을 최소화할 수 있는 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기 온도를 측정하는 센서부와, 상기 변압기 온도, 기준 온도값 및 냉각팬 그룹 별 누적 동작 시간에 기초하여 냉각팬 그룹들의 동작 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어 신호에 따라서 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시키는 구동 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도 및 냉각팬의 누적 동작 시간에 기초하여, 냉각팬을 교대로 구동함에 따라, 냉각팬의 편중된 가동에 의한 마모 또는 고장을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스 템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 센서부(101), 팬 그룹 제어부(103), 팬 그룹 구동부(105), 및 팬 그룹(113)을 포함한다.
센서부(101)는 변압기(100)의 온도를 측정한다. 구체적으로, 센서부(101)는 변압기(100)의 부하전류, 절연유 온도, 권선 온도, 대기 온도, 및 직접 접촉방법에 의한 권선의 Hot-Spot을 측정할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 센서의 종류에 따라 다양한 정보를 측정할 수 있다.
팬 그룹 제어부(103)는 온도, 기준 온도값 및 냉각팬 그룹 별 누적 동작 시간에 기초하여 냉각팬 그룹들의 동작 제어를 위한 제어 신호를 생성한다. 여기서, 기준 온도값 및 냉각팬 그룹은 냉각팬의 수량에 따라서 가변적으로 설정될 수 있다.
구체적으로, 팬 그룹 제어부(103)는 변압기(100)의 기준 온도, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수, 및 냉각팬 그룹들의 동작 우선 순위에 기초하여, 구동 또는 정지시키기 위한 냉각팬 그룹을 선택하고, 선택한 냉각팬 그룹의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 이때, 팬 그룹 제어부(103)는 팬 그룹 구동부(105)로부터 수신하는 냉각팬 그룹들의 전류 신호를 통해 측정되는 냉각팬 그룹의 누적 동작 시간에 따라, 냉각팬 그룹들의 동작 우선 순위를 결정할 수 있다.
팬 그룹 구동부(105)는 냉각팬 그룹들의 전류를 측정하여 전류 신호를 팬 그룹 제어부(103)로 전달한다. 이후, 팬 그룹 구동부(105)는 팬 그룹 제어부(103) 에 의해 선택된 냉각팬 그룹의 동작을 제어하기 위한 제어 신호에 따라서, 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시킨다.
팬 그룹(113)은 다수의 냉각팬 그룹을 포함하고, 각 냉각팬 그룹은 다수의 냉각팬을 포함한다. 즉, 팬 그룹(113)은 제1 내지 제3 냉각팬 그룹(107, 109, 111)을 포함하고, 각 냉각팬 그룹(107, 109, 111)은 좌측 냉각팬(107a, 109a, 111a)과 우측 냉각팬(107b, 109b, 111b)을 포함할 수 있다. 여기서, 각 냉각팬 그룹은 팬 그룹 구동부(105)에 의해 선택적으로 구동될 수 있다.
도 2는 도 1의 팬 그룹 제어부 및 팬 그룹 구동부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 팬 그룹 제어부 및 팬 그룹 구동부의 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 팬 그룹 제어부(103)는 냉각팬 그룹의 동작 수 확인부(201), 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203), 및 냉각팬 그룹 선택부(205)를 포함한다.
냉각팬 그룹의 동작 수 확인부(207)는 변압기의 온도에 기초하여, 기준 온도별로 냉각팬 그룹들의 전류 신호를 이용하여, 냉각팬 그룹들의 동작 유무를 판단함으로써, 냉각팬 그룹들 중 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인할 수 있다.
즉, 냉각팬 그룹의 동작 수 확인부(207)는 변압기의 온도가 제1 기준값, 제2 기준값, 제3 기준값, 및 제4 기준값인 경우, 냉각팬 그룹들의 전류 신호를 이용하여, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인한다.
냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 도 4에 도시된 바와 같이, 각 기준값별 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수에 따라서, 동작하고 있는 냉각팬 그룹을 정지시키거나 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹을 구동시킬지를 결정하고, 이에 대한 구동 신호 또는 정지 신호를 출력한다. 이때, 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 변압기의 온도가 각 기준값에 도달하였을 때, R1, R2, R3, R4 릴레이를 구동하게 되고, R8, R9, R10을 통해 동작시키기 위한 냉각팬 그룹의 수를 결정한다.
예를 들어, 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 변압기의 온도가 제1 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 1개인 경우 동작하고 있는 냉각팬 그룹을 정지시키기 위한 정지 신호를 출력한다.
그리고, 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 변압기의 온도가 제2 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 2개인 경우 동작하고 있는 냉각팬 그룹을 정지시키기 위한 정지 신호를 출력하는 반면, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 0개인 경우 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹을 구동시키기 위한 구동 신호를 출력한다.
그리고, 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 변압기의 온도가 제3 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 3개인 경우 동작하고 있는 냉각팬 그룹을 정지시키기 위한 정지 신호를 출력하는 반면, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 1개인 경우 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹을 구동시키기 위한 구동 신호를 출력한다.
그리고, 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)는 변압기의 온도가 제4 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 2개인 경우 동작하고 있지 않는 냉 각팬 그룹을 구동시키기 위한 구동 신호를 출력한다.
냉각팬 그룹 선택부(205)는 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)의 출력 신호 및 냉각팬 그룹들의 동작 우선 순위에 기초하여, 냉각팬 그룹을 선택하고, 선택한 냉각팬 그룹들의 동작 제어를 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다. 이때, 냉각팬 그룹 선택부(205)는 냉각팬 그룹들의 전류 신호를 이용하여, 냉각팬 그룹들의 누적 동작 시간을 카운팅하고, 냉각팬 그룹들의 누적 동작 시간이 적은 순서대로 냉각팬 그룹들의 동작 우선 순위를 결정할 수 있다.
즉, 냉각팬 그룹 선택부(205)는 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)의 출력 신호가 정지 신호인 경우, 동작하고 있는 냉각팬 그룹들 중 동작 우선 순위가 가장 낮은 냉각팬 그룹을 선택하고, 선택한 냉각팬 그룹을 정지시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 반면, 냉각팬 그룹 선택부(205)는 냉각팬 그룹의 구동/정지 결정부(203)의 출력 신호가 구동 신호인 경우, 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 동작 우선 순위가 가장 높은 냉각팬 그룹을 선택하고, 선택한 냉각팬 그룹을 구동시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 냉각팬 그룹 선택부(205)는 냉각팬 그룹들의 전류 신호를 통해, 냉각팬 그룹들의 과부하 발생이 감지된 경우, 과부하가 발생한 냉각팬 그룹을 정지시키고, 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 냉각팬 그룹을 구동시키기 위한 제어 신호를 생성한다.
팬 그룹 구동부(105)는 전류 측정부(207), 및 구동 제어부(209)를 포함한다.
전류 측정부(207)는 변류기(Current Transformer)일 수 있으며, 냉각팬 그룹(107, 109, 111)들의 전류를 측정할 수 있다.
구동 제어부(209)는 팬 그룹 제어부(103)로부터 출력되는 제어 신호에 따라서, 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시킨다. 구동 제어부(209)는 DO_5, DO_6, DO_7를 이용하여, 선택된 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시킬 수 있다. 또한, 구동 제어부(209)는 DO_13, DO_14, DO_17를 이용하여, 동작 중에 과부하가 발생한 냉각 팬그룹을 정지시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 각 단계별 기준값에 해당하는지를 판단한다(S501~S507). 이때, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 알람 기준값에 해당하는 경우(S509), 문제가 발생한 것으로 판단함에 따라, 경고 메시지를 출력하고(S511) 예를 들어, 모든 냉각팬 그룹을 구동할 수 있다.
이어서, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 각 단계별 기준값에서의 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인한다(S513~S519).
즉, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 제1 기준값일 때 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인하고, 제2 기준값일 때 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인하고, 제3 기준값일 때 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인한다. 또한, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도 가 제4 기준값일 때 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 확인한다.
이어서, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 각 단계별 기준값에서의 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수에 따라서, 냉각팬 그룹을 구동하거나 정지한다.
구체적으로, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 제1 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 1개인 경우(S521) 동작하고 있는 1개의 냉각팬 그룹을 정지시킨다(S529).
그리고, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 제2 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 2개인 경우(S523) 동작하고 있는 1개의 냉각팬 그룹을 정지(S531)시키는 반면, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 2개가 아닌 경우, 즉 0개인 경우 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 1개의 냉각팬 그룹을 구동시킨다(S533).
그리고, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 제3 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 3개인 경우(S525) 동작하고 있는 냉각팬 그룹들 중 1개의 냉각팬 그룹을 정지(S535)시키는 반면, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 3개가 아닌 경우, 즉 1개인 경우 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 1개의 냉각팬 그룹을 구동시킨다(S537).
그리고, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도가 제4 기준값일 때, 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수가 3개가 아닌 경우(S527), 즉 2개인 경우 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 1개의 냉각팬 그룹을 구동시킨 다(S539).
한편, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 냉각팬 그룹들 중 과부하가 발생하면, 과부하가 발생한 냉각팬 그룹을 정지시키고, 동작하고 있지 않는 냉각팬 그룹들 중 과부하가 발생한 냉각팬 그룹의 수에 대응하는 냉각팬 그룹을 구동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 변압기의 온도 단계별로 냉각팬 그룹의 수를 동작시키되, 냉각팬 그룹들의 누적 동작 시간을 이용한 동작 우선 순위에 기초하여, 냉각팬 그룹을 교대로 동작시킴으로써, 냉각팬의 가동이 편중되지 않도록 제어함에 따라, 마모 또는 고장을 최소화할 수 있다. 또한, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템은 과부하 발생을 감지하여 냉각팬 그룹을 제어함으로써, 과부하로 인한 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 팬 그룹 제어부 및 팬 그룹 구동부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 팬 그룹 제어부 및 팬 그룹 구동부의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 변압기의 온도에 따라, 냉각팬 그룹을 동작시키기 위한 냉각팬 그룹의 수를 결정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각기 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 변압기 온도를 측정하는 센서부;
    단계별 기준 온도값에 기초하여, 상기 측정된 변압기 온도가 해당하는 단계를 확인하고, 상기 확인된 단계에서 구동하고자 하는 냉각팬 그룹의 수 및 동작하고 있는 냉각팬 그룹의 수를 이용하여, 냉각팬 그룹들의 동작 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 팬 그룹 제어부; 및
    상기 제어 신호에 따라서 냉각팬 그룹을 구동시키거나 정지시키는 구동 제어부
    를 포함하고,
    상기 팬 그룹 제어부는,
    동작하지 않는 냉각팬 그룹들 중에서, 누적 동작 시간이 상대적으로 적은 냉각팬 그룹을 선택하여 구동시키거나, 또는 동작하고 있는 냉각팬 그룹들 중에서, 누적 동작 시간이 상대적으로 많은 냉각팬 그룹을 선택하여 정지시키기 위한 상기 제어 신호를 생성하는, 전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 온도값 및 상기 냉각팬 그룹은 냉각팬의 수량에 따라서 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 냉각기 최적 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
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